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ADC の SNR および ENOB カリキュレータ

アナログ-デジタルコンバータの信号対雑音比、有効ビット数 (ENOB)、およびアパーチャジッター効果を含むSFDRを計算

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公式

SNR_ideal = 6.02·N + 1.76 dB; SNR_jitter = −20·log₁₀(2π·f_in·t_j)

N — ADC resolution in bits (bits)
SNR — Signal-to-noise ratio (dB)
ENOB — Effective number of bits (bits)
t_j — Aperture jitter (RMS) (s)
f_in — Input signal frequency (Hz)

仕組み

アナログ-デジタルコンバーター（ADC）は、連続するアナログ信号を個別のデジタル表現に変換する電子システムの重要なコンポーネントです。信号対雑音比 (SNR) と有効ビット数 (ENOB) は、ADC の品質と精度を示す重要な性能指標です。SNRはノイズ電力に対する所望の信号電力の比率を測定し、ENOBは歪みやノイズなどの非理想的な特性を考慮してコンバータの実際の分解能を定量化します。

計算例

フルスケール範囲が5Vの8ビットADCを考えてみましょう。入力信号が 1 kHz の正弦波で、ピーク間振幅が 2V で、測定された全高調波歪み (THD) が -50 dB の場合、計算は次のようになります。まず、理論上の SNR (理想的なケース) を 6.02N + 1.76 dB (N はビット数) と計算します。8ビットADCの場合、これは6.02* 8 + 1.76 = 50.92dBになります。次に、測定した THD を使用して、理想的な SNR 性能と実際の SNR 性能を比較して、実際の ENOB を求めます。

実践的なヒント

  • ✓SNR を計算するときは、必ず測定帯域幅全体を考慮してください
  • ✓キャリブレーション済みのテスト機器を使用して、ADCの性能を正確に評価してください
  • ✓入力信号の周波数と振幅の変動を考慮に入れる
  • ✓ADCの性能に影響する温度と環境要因を考慮してください

よくある間違い

  • ✗現実世界のノイズを考慮せずに理想的な性能を想定
  • ✗サンプリングレートとナイキスト基準を無視する
  • ✗高精度計算における量子化誤差の見落とし

よくある質問

通常、SNR は信号電力対雑音電力比を測定しますが、SINAD (信号対雑音比、歪み) ではノイズ測定に高調波歪みが含まれます。
ビット深度が高くなると、解像度とダイナミックレンジが向上し、量子化ノイズが減少し、信号表現が向上します
主な要因には、サンプリングレート、入力信号周波数、基準電圧、回路設計、環境条件などがあります。

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